Torrey Rodgers smeedt door het Panamese regenwoud en houdt een emmer rottend varkensvlees vast. De natuurwetenschapper is op een missie om vliegen te verzamelen - honderden en honderden, als hij geluk heeft. Ver van het ongedierte in de jungle, ziet hij deze zoemende, iriserende groene insecten als behulpzame laboratoriumassistenten, die hem in staat stellen de inventaris op te nemen van de bewoners van bedreigde regenwouden over de hele wereld.
Een manier om de gezondheid van een bos te meten, is door de biodiversiteit bij te houden, of de rijkdom aan planten en dieren die erin wemelen. Wetenschappers beginnen aan dit soort volkstelling om stroperij te volgen of de voortgang van de instandhoudingsinspanningen in kaart te brengen. Maar regenwouden vormen een bijzondere uitdaging: je moet kilometers door dicht groen trekken, op zoek naar ongrijpbare dieren die misschien alleen 's nachts tevoorschijn komen en, oh ja, ze zitten vol met dingen die je kunnen doden.
Dat is waarom het meestal wordt gedaan door ecologen die goed thuis zijn in het jungle-ecosysteem en de fauna die daar leven. Deze zoölogen weten hoe ze door het ongetemde land moeten navigeren, dag- en nachtdieren nauwkeurig kunnen identificeren en verborgen cameravallen plaatsen om de meest ongrijpbare dieren in het wild te fotograferen. Het probleem is dat dit soort bos-trekking, fauna-wetende experts net zo zeldzaam zijn als de dieren die ze volgen.
En zonder een dergelijke telling zijn instandhoudingsinspanningen zinloos. “Stel dat je een natuurreservaat voorstelt, en je hebt heel veel middelen gestoken in de bescherming van dit gebied ... heeft dat echt gewerkt? Verliezen we soorten of hebben we een positieve impact? ”, Vraagt Rodgers, een onderzoeksmedewerker bij het Department of Wildland Resources van de Utah State University.
Dat is de reden waarom Rodgers een aantal onwaarschijnlijke helpers heeft ingeschakeld om zijn natuuronderzoek voor hem te doen: aasvliegen. Voor deze aaseters is het regenwoud een uitgebreid buffet, met gerechten van karkassen tot etterende wonden op levende dieren tot elk denkbaar type kak. Elke beet registreert een duidelijk DNA-monster van die maaltijd in de ingewanden van de vliegen, totdat het aan de andere kant naar buiten komt. Zoals Rodgers en zijn collega's in een recent onderzoek in het tijdschrift Molecular Ecology Resources melden, kunnen onderzoekers dat DNA gebruiken om een telling te maken van de meest ongrijpbare zoogdieren in de jungle.
Owen McMillan, een evolutionair bioloog aan het Smithsonian's Tropical Research Institute (STRI) in Panama, die co-auteur was van de studie, erkent dat Rodgers plan om de diversiteit van een heel regenwoud te vangen met alleen lef is onorthodox. "Het klinkt misschien lastig, " zegt hij, "maar het is niet als je nadenkt over de manier waarop deze vliegen de kost verdienen."
Als vlieger in de lucht kan deze familie vliegen vrijwel elk type regenwouddier proeven. Het DNA van elk organisme is aanwezig in al zijn biologische materie, van bloed tot kak, en biedt een identificeerbare genetische marker. Als onderzoekers op de een of andere manier al het DNA in een regenwoud zouden kunnen uitproberen, zouden ze een compleet beeld hebben van alles wat daar leeft. "Dat is waar de vliegen van pas komen, " zegt Rodgers. "Ze gaan uit en nemen de monsters voor ons."
In 2015 reisde Rodgers naar Barro Colorado Island, een dicht bebost eiland in het midden van het Panamakanaal, en testte zijn idee voor vliegonderzoek. Hij maakte 16 eenvoudige vliegenvallen uit twee plastic flessen water, verbonden als een zandloper. Elk bevatte een hap varkensvlees als aas, dat meestal buiten het bereik van de vliegen werd gehouden door een scherm.
Na een paar mislukte proeven ontdekte Rodgers dat de vliegen kieskeurige eters waren. Ze gaven de voorkeur aan vlees dat in de zon was achtergelaten totdat het die zoete plek van gewoon ranzige funk bereikte. "Ze zullen vlees snel gaan rotten, " zegt hij, "ik moest het voorrotten, wat behoorlijk walgelijk was."
Toen hij eenmaal de voedingsvoorkeuren van de vliegen had berekend, begonnen de vallen zich zo snel op te vangen met gevangen vliegen dat hij ze twee keer per dag moest empireren. Helaas voor hen zou een poging om te smullen van het rottende varkensvlees een fatale fout blijken te zijn: Rodgers bracht ze terug naar het laboratorium, flitste ze vast, sneed ze in stukjes en vermalen ze in een pasta om het DNA uit hun ingewanden te extraheren .
Om zelfs de zeldzaamste dieren in de ingewanden van de vliegen te detecteren, zou hij een DNA-amplificatietechniek moeten gebruiken om speciale regio's te vermenigvuldigen met alleen de ingenomen zoogdiercellen. Het doel was om bepaalde moleculaire markers te kiezen, regio's in het genoom die als streepjescodes dienen. Die korte fragmenten kunnen worden vergeleken met een database van meer dan 5.000 zoogdieren en een kleinere database met soorten waarvan bekend is dat ze op het eiland voorkomen.
Hij verzamelde meer dan 1.000 vliegen in de loop van drie maanden en vergaarde voldoende darm-DNA-gegevens om te vergelijken met acht jaar traditionele onderzoeken die eerder op het eiland waren verzameld. Zoals Rodgers voorspelde, kwamen de vliegen rond; de onderzoekers ontdekten 20 soorten zoogdieren, vier vogelsoorten en één hagedissoort. "Het was verrassend nauwkeurig", zegt McMillan. "Minstens zo nauwkeurig als wandelen door het bos."
Niet alleen dat, maar de gegevens waren veel rijker dan de vorige enquêtes omdat DNA-sequencing miljoenen gegevenspunten genereert. "Je moet nog steeds dingen eruit filteren die in wezen lawaai zijn ... zoals varkensvlees, " zegt McMillan. Maar eenmaal gefilterd, weerspiegelden de DNA-fragmenten van zoogdieren geamplificeerd uit vliegendarmen nauw de soortensamenstelling die in het regenwoud op Barro Colorado Island werd verwacht.
Er waren echter een paar opmerkelijke uitzonderingen. Vreemd genoeg vonden ze geen barcodes die overeenkwamen met de drie meest voorkomende zoogdieren: er was geen spoor van de rodentine agouti, de wasbeerachtige witte neus coati, of de brocket, die eruit ziet als een squat familielid van herten. Rodgers gelooft dat dit te maken heeft met de inherente vooringenomenheid van zijn laboratoriummedewerkers. De scout van de agouti is bijvoorbeeld niet erg smakelijk om te vliegen. "Het is echt moeilijk en misschien moeilijker en minder aantrekkelijk", zegt hij.
Conrad Gillett, een entomoloog aan de Universiteit van Hawai'i, die ook moleculaire technieken gebruikt om insectendarmen te bestuderen, was het ermee eens dat vlieggewoonten een aanzienlijk vooroordeel zouden kunnen zijn. Andere studies hebben insecten gebruikt zoals muggen en mestkevers, Gillett's favoriete insect, en kunnen worden toegevoegd aan onderzoek naar regenwouden om de gedetecteerde diversiteit aan zoogdieren te vergroten.
Toch is dit een snelle en effectieve methode voor het onderzoeken van diversiteit die in veel omgevingen kan worden gebruikt, zegt Gillett. "Het is absoluut iets dat het onderzoeken waard is, " zegt Gillett. “Op dit moment weet ik niet zeker of op [vliegen] uitsluitend kan worden vertrouwd voor een onderzoek, maar absoluut als een aanvulling. Het is iets dat moet worden overwogen. ”De eenvoud van de techniek maakt het nog aantrekkelijker. "Het hangt gewoon van varkensvlees in het bos, " zegt McMillan.
Na het proberen van deze onderzoeksmethode in een goed bestudeerd bos, hoopt McMillan dat de aanpak kan worden gebruikt in andere omgevingen waar de fauna nog steeds een mysterie is. Dit zal een nieuwe uitdaging vormen: in tegenstelling tot Barro Colorado, zijn veel bossen gevuld met dieren die nog moeten worden genoemd, laat staan een DNA-barcode toegewezen. Maar naarmate DNA-barcodering vaker voorkomt en databases groeien, geloven onderzoekers dat ze zelfs de zeldzame soorten kunnen detecteren die vanuit een conserveringsperspectief moeilijk te volgen zijn.
"Omdat Barro Colorado Island zo lang door zoveel wetenschappers is bestudeerd, kun je het in een bredere context plaatsen", zegt McMillan.
Beter nog, er is geen bedreigd bos op aarde dat geen vliegen heeft. “Deze groep vliegen is wereldwijd aanwezig. Ze komen veel voor in elke habitat, 'zegt Rodgers. Dankzij deze creatieve wetenschappers en hun gehavende idee, moeten we deze alomtegenwoordige insecten misschien niet alleen beschouwen als vervelende overlast, maar als waardevolle natuurbeschermers op zich.
